FabLab: le tecnologie di base, ArduinoLa piattaforma Arduino.

Cos’è? A cosa serve? Quali evoluzioni in atto?

prof. Roberto Versariprof. Roberto VersariITIS “G. Marconi” – Forlì

aprogettoiti@gmail.com

Arduinoe la nascita della pop-technology

Arduino è l’insieme di tre cose.

1) Uno spazio fisico dove collegare dei componenti

Che cos’è Arduino?

1) Uno spazio fisico dove collegare dei componenti

elettronici (sensori e attuatori) a una scheda

elettronica per il loro controllo (Arduino,

appunto). Questa parte viene detta hardware

(HW).

2) Un ambiente di sviluppo in cui scrivere il

programma per il controllo del HW. Questa parteprogramma per il controllo del HW. Questa parte

viene detta software (SW).

3) Una comunità online ricca di esempi fai da te con

le più svariate configurazioni di HW e SW di

controllo.

https://www.arduino.cc/en/Main/Standalone

Arduino: HW

Scheda di

Sensore di

temperatura

TMP36

Scheda di

controllo

Arduino

Uno

Termometro digitale sparkfunhttps://learn.sparkfun.com/tutorials/sik-experiment-guide-for-arduino---v32/experiment-7-reading-a-temperature-sensor

Breadboard

Interfaccia

USB 2.0Quarzo da

16MHz

Scheda di controllo Arduino Uno

USB 2.0 16MHz

Regolatore di

tensione (5V)

Connettore per

alimentatore

esternoMicrocontrollore ATMEGA328

della ATMEL

Arduino: HW

Intel 286 Arduino UnoLa potenza di calcolo del cervello di Arduino Uno è paragonabile a

quella del processore Intel 286 dei primi anni 90.

I Microcontrollori

I MicrocontrolloriCaratteristica Microcontrollore Microprocessore

Velocità da 1 a 200 MHz 3000 MHz

Consumo mW 50 WConsumo mW 50 W

Prezzo qualche euro 50 euro

Miliardi di pezzi venduti

circa 25 circa 3

Arduino: HW

Primo prototipo di Arduino sviluppato nel

2005 all’IDII(Istituto di Design

Interattivo di Ivrea).

http://spectrum.ieee.org/geek-life/hands-on/the-making-of-arduino

Interattivo di Ivrea).

La scheda prototipo

Arduino: HWPIC16F84A

La scheda prototipo

utilizzata all’ITIS

di Forlì, basata sui

microcontrollori

PIC16F84A (1998)

e PIC16F628 della

Microchip.

Non è alimentata tramite USB e necessita di una scheda esterna per la

programmazione. Per il resto ha le stesse potenzialità della scheda

Arduino Uno.

Schema a blocchi di un sistema a microcontrollore

(acquisizione dati, monitoraggio e controllo):

Arduino: SW

SensoriMicro

(SW)Attuatori

INGRESSI USCITE

Eventuali circuiti di interfaccia

Esempio di SW (sequenza ripetuta indefinitamente).

1. leggi la temperatura � x=analogRead(A0);

2. se è maggiore di 21° spegni la caldaia � if (x > 145) Q1=0;

3. altrimenti se è minore di 20° accendila � else if (x < 143) Q1=1;

4. aspetta un secondo � delay(1000);

Eventuali circuiti di interfaccia

Arduino: SW

La vera novità rispetto alle altre piattaforme a microcontrollore consiste

nell’ambiente di sviluppo (IDE) di Arduino.

Arduino: SWL’ambiente di sviluppo di Arduino è basato sul linguaggio di

programmazione Processing, sviluppato nel 2001 al MIT Media Lab.

Processing nasce come un linguaggio

di programmazione per la comunità

delle arti visive, in grado di

semplificare l’apprendimento della

programmazione tramite l’immediata programmazione tramite l’immediata

gratificazione visuale del codice

scritto.

http://processing.org/

Arduino: SW

Termometro digitale Arduino (monitor seriale del PC)� 5 istruzioni.

Multimetro digitale PIC18F8722 (LCD) � 50 istruzioni.

Arduino: SWAmbiente di sviluppo dei

microcontrollori tradizionalimicrocontrollori tradizionali

(competizione, difesa del

know-how).

Processing, Processing,

Arduino,

Raspberry Pi

(collaborativo,

condivisione del

know-how).

Arduino: SW

Arduino: la forza della comunità

Arduino sta diventando il nuovo standard di riferimento per i

produttori del mercato dei microcontrollori (Microchip vs. ATMEL).

Perché Arduino?

David Cuartielles, Gianluca Martino*, Tom Igoe, David Mellis e Massimo Banzi.

* non fa più parte del team.

http://makezine.com/2011/02/10/why-the-arduino-won-and-why-its-here-to-stay/

Perché Arduino?

Perché Arduino?Arduino è il wiki di riferimento del mondo dei microcontrollori,

che ogni giorno viene arricchito dai suoi membri.http://scuola.arduino.cc/en/

https://www.arduino.cc/en/Tutorial/HomePage

https://learn.adafruit.com/category/learn-arduino

http://www.ladyada.net/learn/arduino/index.html

http://www.schoox.com/15372/starting-with-arduino

La metodologia di insegnamento delle lezioni online è quella di

imparare facendo.imparare facendo.

Il materiale didattico non utilizza il linguaggio tecnico specifico

dell’Elettronica ed è strutturato in modo da essere comprensibile

anche per i non addetti ai lavori.

https://www.youtube.com/watch?v=FVRrOtP1Dvk

Arduino a scuola?

https://blog.arduino.cc/2010/10/11/italiano-arduino-a-scuola/

Nel 2010 parte il dibattito sull’opportunità di utilizzare Arduino

come strumento didattico nelle scuole (scuole medie).

Arduino: dal fare al sapere

Lezione frontale Didattica costruttivista, collaborativa

Arduino, come tutti i nuovi prodotti della cultura digitale basati sulla

Rete, nasce con un modello didattico di tipo costruttivista e

collaborativo.

Arduino e la didattica costruttivista- Non esistono procedure di insegnamento fisse, meccaniche e

standardizzate.standardizzate.

- Ogni studente viene messo nelle condizioni per seguire un

proprio percorso individuale.

- Viene valorizzata la dimensione sociale della conoscenza

attraverso le tecniche di apprendimento cooperativo (CL),

imparando dagli altri e con gli altri (tra pari).imparando dagli altri e con gli altri (tra pari).

Didattica

per problemi e progetti (PBL)

Il metodo Lepida ScuolaIl limite principale della didattica per problemi e progetti è la

mancanza di una sistematizzazione del sapere.mancanza di una sistematizzazione del sapere.

Il sapere viene costruito in modo frammentario ed empirico, da

praticoni (maker).

Questo limite viene superato dal metodo Lepida Scuola

sviluppato a Reggio Emilia dal prof. Enzo Zecchi e dai suoi

collaboratori e che ora comprende più di 500 insegnanti in tutta

la regione.la regione.

Doppio ambiente di apprendimento:

sia didattica per problemi e progetti

sia didattica tradizionale.

I makers e le pop-technologies

Il movimento maker“I come from a generation where we

have Google PhDs, we can virtuallyhave Google PhDs, we can virtually

figure out everything by just

Googling around and doing some

reading online.”

Jordi Muñoz, 02/2015.http://www.bbc.com/news/business-31356080

Siamo agli inizi

- Doctorow, Cory (2009). Makers, New York City: Tor Books.

- Anderson, Chris (2013). Makers. Il ritorno dei produttori. Per una nuova rivoluzione

industriale, Milano: Rizzoli.

- Rifkin, Jeremy (2014). La società a costo marginale zero. L'Internet delle cose, le unità

collaborative e l'eclissi del capitalismo, Milano: Mondadori.

Siamo agli inizi di una terza rivoluzione industriale?

Scuola e Università: crisi o opportunità?XVII rapporto 2015 Almalaurea sulla condizione occupazionale dei giovani laureati.

Laureati magistrali, guadagno mensile netto a 1 anno dal titolo.Laureati magistrali, guadagno mensile netto a 1 anno dal titolo.

Laureati magistrali, guadagno mensile netto a 5 anni dal titolo.

La risposta delle scuole: i Fablab

I Fablab sono dei laboratori aperti a tutte leI Fablab sono dei laboratori aperti a tutte le

persone dove si trovano le attrezzature necessarie

per la prototipazione di dispositivi digitali.

Ogni scuola tecnico-scientifica si sta dotando di

un Fablab, grazie ai fondi regionali/europei.

PROBLEMI:- apertura pomeridiana,

Gershenfeld, Neil (2005). Fab. Dal personal computer al personal fabricator,

Torino: Codice Edizioni.

- apertura pomeridiana,- costi del personale,- orientamento prevalentemente tecnologico e poco artistico/creativo.

È giunta l’ora della scuola a tempo pieno?

Esempi e progetti dell’ITIS di ForlìGruppo prototipi

Gruppo pomeridiano con studenti di tutte le specializzazioni Gruppo pomeridiano con studenti di tutte le specializzazioni

interessati a costruire sistemi elettromeccanici a scuola.

Progetti sviluppati nel corso di Elettronica – ITIS ForlìClassi terze: https://www.youtube.com/watch?v=n1_h8uflfGE

Classi quarte e quinte (automazione industriale):

PLC: https://www.youtube.com/watch?v=H_pk-PAqIm0PLC: https://www.youtube.com/watch?v=H_pk-PAqIm0

PIC16F84A: https://www.youtube.com/watch?v=koi6k75H5_U

Arduino: https://www.youtube.com/watch?v=ZzMMrEX-zF8

https://www.youtube.com/watch?v=BD-VlCU3Mr0

Il puntatore laser e altri progetti del maker Terje Rossi (3AEN)

Grazie a tutti per l’attenzione!

Ringraziamenti

- Grazie alla Dirigente scolastica, dottoressa Eliana Fiorini, per - Grazie alla Dirigente scolastica, dottoressa Eliana Fiorini, per

aver aderito all’iniziativa e avermi dato la possibilità di

presentare questo lavoro.

- Grazie alla dottoressa Yvonne Grimaldi del Centro di Studi

Teatrali, Dipartimento DIT dell’Università di Bologna – Campus

di Forlì, per la revisione del lavoro.di Forlì, per la revisione del lavoro.